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Technik zum Menschen bringen Forschungsprogramm zur Mensch-Technik-Interaktion

Leitbild eines innovativen Deutschlands

Es sind die guten Ideen, aus denen in Deutschland neue Produkte und Dienstleistungen entwickelt werden. Sie sind weltweit gefragt und sichern unseren Wohlstand und unsere Lebensqualität. Auf viele drängende Fragen und Herausforderungen der Zukunft wurden bereits innovative Lösungen gefunden. In anderen Be-reichen muss weiter geforscht und experimentiert werden. Hier setzt die neue Hightech-Strategie an: Sie betrachtet systematisch den ganzen Innovationsprozess – von der kreativen Idee bis zur Umsetzung in neue Produkte und Dienstleistungen. Die neue Hightech-Strategie konzentriert sich auf Forschungsthemen, die von besonderer Relevanz für die Gesellschaft sowie für Wachstum und Wohlstand sind:

• Informations-undKommunikationstechnologienprägennahezualleunsereLebens-undWirtschaftsbereiche.DochwiewollenwirineinerdigitalenWeltleben,lernenundarbeiten?

• WiegestaltenwirProduktionundKonsumressourcenschonender,umweltfreundlicher,sozialverträglicherunddamitnachhaltiger?

• WiesiehtdieZukunftderArbeitaus?

• WiekönnenwirFortschrittefürGesundheitundWohlbefindenerzielen?

• WieverhindernwirStörungenoderEngpässebeiEnergieversorgung,IT-Kommunikation,MobilitätoderLogistik?

Die neue Hightech-Strategie bringt alle Akteure des Innovationsgeschehens zusammen, um Kräfte zu bündeln und den Weg von der Idee in die Anwendung zu verbessern. Sie sorgt auch dafür, dass die Bedin-gungen in Deutschland innovationsfreudig bleiben. Dafür sind qualifizierte Fachkräfte ebenso notwendig wie eine bessere Finanzierung von Innovationen oder ein forschungsfreund liches Urheberrecht.

Mehr erfahren Sie auch unter www.hightech-strategie.de

Zentrale Forschungs themen

der Hightech- Strategie

Digitale Wirtschaft und Gesellschaft

Innovative Arbeitswelt

Intelligente Mobilität

Gesundes Leben

Nachhaltiges Wirtschaften und Energie

Zivile Sicherheit

Wachstum, Wohlstand, Lebensqualität

INHALT 1

Inhalt

Vorwort 3

1. Technik zum Menschen bringen 4

2. Ziele und Leitlinien 5

3. Forschungsfragen der Mensch-Technik-Interaktion 7

4. Themenfelder der Forschung 8

4.1 Mensch-Technik-Interaktion ermöglicht intelligente Mobilität ......................................................................... 8 4.1.1 Autonom und nutzerfreundlich: Das mitdenkende Auto ........................................................................... 9 4.1.2 Intelligent und vernetzt: Für jeden die richtige Mobilität ....................................................................... 10 4.1.3 Sicher und komfortabel: Assistenz zu Fuß und auf dem Rad .................................................................. 11 4.1.4 Individuell und gemeinsam: Neue Konzepte für den Individualverkehr .............................................. 11

4.2 Mensch-Technik-Interaktion leistet Beiträge für die digitale Gesellschaft .................................................... 12 4.2.1 Intelligent und bequem: Wohnkonzepte der Zukunft ............................................................................. 13 4.2.2 Nutzergerecht und zuverlässig: Vernetzte Gegenstände ........................................................................ 13 4.2.3 Schnell und sicher: Technikunterstütztes Wissens- und Informationsmanagement ......................... 14 4.2.4 Flexibel und leistungsfähig: Intelligente Robotik...................................................................................... 15

4.3 Mensch-Technik-Interaktion unterstützt gesundes Leben ................................................................................ 16 4.3.1 Interaktiv und kontrollierbar: Implantate ................................................................................................... 16 4.3.2 Adaptiv und beweglich: Intelligente Prothesen und Orthesen ............................................................... 17 4.3.3 Körpernah und tragbar: Technik unterstützt am Körper .......................................................................... 18 4.3.4 Mobil und digital: Gesund bleiben mit präventiven Technologien ......................................................... 18 4.3.5 Menschlich und selbstbestimmt: Innovationen für eine bedarfsgerechte Pflege .............................. 19

5. Technik für den Menschen gestalten 20

5.1 Den Menschen in den Mittelpunkt stellen ............................................................................................................. 205.2 Generationenübergreifende Lösungen fördern ..................................................................................................... 205.3 Ethische, rechtliche und soziale Fragen von Anfang an mitdenken .................................................................. 215.4 Talente fördern, Interdisziplinarität stärken .......................................................................................................... 215.5 Potenziale von KMU nutzen ...................................................................................................................................... 215.6 Chancen der Internationalisierung nutzen ............................................................................................................. 225.7 Aus den Erfahrungen lernen ...................................................................................................................................... 22

Leitbild eines innovativen Deutschlands

Es sind die guten Ideen, aus denen in Deutschland neue Produkte und Dienstleistungen entwickelt werden. Sie sind weltweit gefragt und sichern unseren Wohlstand und unsere Lebensqualität. Auf viele drängende Fragen und Herausforderungen der Zukunft wurden bereits innovative Lösungen gefunden. In anderen Be-reichen muss weiter geforscht und experimentiert werden. Hier setzt die neue Hightech-Strategie an: Sie betrachtet systematisch den ganzen Innovationsprozess – von der kreativen Idee bis zur Umsetzung in neue Produkte und Dienstleistungen. Die neue Hightech-Strategie konzentriert sich auf Forschungsthemen, die von besonderer Relevanz für die Gesellschaft sowie für Wachstum und Wohlstand sind:

• Informations-undKommunikationstechnologienprägennahezualleunsereLebens-undWirtschaftsbereiche.DochwiewollenwirineinerdigitalenWeltleben,lernenundarbeiten?

• WiegestaltenwirProduktionundKonsumressourcenschonender,umweltfreundlicher,sozialverträglicherunddamitnachhaltiger?

• WiesiehtdieZukunftderArbeitaus?

• WiekönnenwirFortschrittefürGesundheitundWohlbefindenerzielen?

• WieverhindernwirStörungenoderEngpässebeiEnergieversorgung,IT-Kommunikation,MobilitätoderLogistik?

Die neue Hightech-Strategie bringt alle Akteure des Innovationsgeschehens zusammen, um Kräfte zu bündeln und den Weg von der Idee in die Anwendung zu verbessern. Sie sorgt auch dafür, dass die Bedin-gungen in Deutschland innovationsfreudig bleiben. Dafür sind qualifizierte Fachkräfte ebenso notwendig wie eine bessere Finanzierung von Innovationen oder ein forschungsfreund liches Urheberrecht.

Mehr erfahren Sie auch unter www.hightech-strategie.de

Zentrale Forschungs themen

der Hightech- Strategie

Digitale Wirtschaft und Gesellschaft

Innovative Arbeitswelt

Intelligente Mobilität

Gesundes Leben

Nachhaltiges Wirtschaften und Energie

Zivile Sicherheit

Wachstum, Wohlstand, Lebensqualität

VORWORT 3

Vorwort

Einparkhilfen im Auto, Smartphones mit immer neuen Funktionen, Sensorikarmbänder für die Fitness: Intelli-gente Technologien begegnen uns im Alltag zunehmend. Sie unterstützen Menschen aller Generationen und helfen insbesondere Älteren, das Leben selbstbestimmt und mobil zu gestalten. Besonders vor dem Hintergrund des demografischen Wandels bietet die Technik uns viele Chancen. Ihr Potenzial kann Technik jedoch nur entfalten, wenn sie den individuellen Bedürfnissen und Fähigkeiten der Menschen angepasst wird.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung setzt sich deshalb dafür ein, das Zusammenspiel von Mensch und Technik noch weiter zu optimieren. Wir stellen im Forschungsprogramm zur Mensch-Technik-Interaktion „Technik zum Menschen bringen“ den Menschen in den Mittelpunkt und fokussieren die Forschung auf prioritäre Themen auf gesellschaftlich vorrangigen Feldern. Dabei setzen wir auf einen umfassenden Innovationsbegriff, der nicht nur technologische, sondern auch soziale Innovati-onen beinhaltet. Denn gute Forschung muss immer auch ethische, rechtliche sowie soziale Aspekte und insbeson-dere Fragen des Datenschutzes berücksichtigen.

Die vorliegende Broschüre stellt das Programm mit seinen Zielen und seinen drei Schwerpunktthemen vor. Dazu gehört die Forschung für intelligente und bedarfs-gerechte Mobilitätskonzepte im Individualverkehr – sei es im autonomen Fahrzeug, zu Fuß oder auf dem Fahrrad. Ein weiterer Schwerpunkt ist die digitale Gesellschaft: Smarte Wohnungen sollen den Alltag sicherer und komfortabler machen. Das dritte Themenfeld befasst sich mit dem gesunden Leben. Innovative Assistenzsysteme entlasten beispielsweise Pflegende, sodass sie mehr Zeit für menschliche Zuwendung haben.

Bei allen Themen setzen wir auf die breite interdiszipli-näre Kooperation von Forschung, Industrie und Nutze-rinnen und Nutzern. Wir brauchen die Zusammenarbeit aller Kräfte, um die Mensch-Technik-Interaktion erfolg-reich zu gestalten. Wir sind überzeugt, dass wir mit Inves- titionen in eine an den Bedürfnissen der Menschen klug ausgerichtete Technik sowohl den Innovationsstandort Deutschland im internationalen Wettbewerb stärken als auch die Lebensqualität jedes Einzelnen verbessern.

Ihr Bundesministerium für Bildung und Forschung

4 TECHNIK ZUM MENSCHEN BRINGEN – FORSCHUNGSPROGRAMM ZUR MENSCH-TECHNIK-INTERAKTION

1. Technik zum Menschen bringen

Interaktive Technologien bedeuten einen grundlegenden Wandel in der Technologieentwicklung. Basierend auf Schlüs-seltechnologien wie den Informations- und Kommunikationstechnologien, der Elektronik, der Robotik und der Bionik, optimieren sie das Zusammenspiel von Mensch und Technik. Auf diese Weise entstehen innovative Lösungen, die Men-schen in immer mehr Lebensbereichen unterstützen – von der mitdenkenden Wohnung über die intelligente Mobilität und die Gesunderhaltung bis hin zur assistierten Pflege. Moderne Technologien optimal den Bedürfnissen des Menschen anzupassen ist eine große Herausforderung für die Gesellschaft. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) wird mit diesem Forschungsprogramm die Weiterentwicklung der Mensch-Technik-Interaktion (MTI) fördern.

Technik hilft dabei, zentrale Zukunftsaufgaben zu lösen

Interaktive Technologien leisten einen wichtigen Beitrag für die Lösung der zentralen gesellschaftli-chen Aufgaben, die in der neuen Hightech-Strategie der Bundesregierung als prioritäre Zukunftsaufgaben verankert sind. Das vorliegende Forschungsprogramm verfolgt einen umfassenden interdisziplinären Ansatz, in dem die technischen Wissenschaften mit den rele-vanten geistes-, rechts- und sozialwissenschaftlichen Erkenntnissen und Perspektiven verbunden werden. Neue Konzepte werden vom Forschungslabor in reale Umgebungen überführt und schaffen einen echten Mehrwert für die Nutzerinnen und Nutzer.

Technik als Begleiterin des Menschen

Im Zeitalter interaktiver Technologien reagiert Technik nicht mehr nur auf Impulse durch den Menschen, son-dern agiert zunehmend eigenständig. Die Förderung zielt darauf, an die Stelle einer starren und mechani-schen Funktion eine natürliche und den menschlichen Sinnen entsprechende Interaktion zwischen Mensch und Technik zu setzen. Dabei lernt die Technik von und mit dem Menschen – und dies ohne den Menschen und sein Handeln vollständig zu überwachen oder zu vermessen. Das BMBF fördert die Entwicklung von autonomen Systemen, die individuelle Assistenzaufga-ben übernehmen und auch jenseits von vordefinierten Kontexten komplexe Situationen bewältigen können. Technik vernetzt sich flexibel über Raum, Zeit, Einsatz-bereiche und Personen hinweg und wird damit immer mehr zur verlässlichen Begleiterin des Menschen.Hierbei sind stets auch die potenziellen Risiken zu be-rücksichtigen, die eine zunehmende Automatisierung mit sich bringen könnte. Der integrierte Forschungs-ansatz ist darauf ausgerichtet, dass die Möglichkeiten der Technik genutzt werden können, ohne die damit

einhergehenden Herausforderungen zu übersehen oder unbeantwortet zu lassen.

Mensch und Technik Hand in Hand

Um dem Menschen zuverlässig zur Seite zu stehen, muss Technik das menschliche Handeln in seiner ganzen Komplexität erfassen, verarbeiten und umsetzen können. Ziel des Forschungsprogramms ist eine Technik, die – wie ein guter Assistent – die Interessen und Wünsche des Menschen erkennen und umsetzen kann. Dabei muss sie sich stets den Absichten des Menschen unterordnen. Das Erkennen von Intentionen darf nicht so weit gehen, dass der Mensch überwacht wird oder dass die Technik in seine Privatsphäre mehr als von ihm selbst gewünscht eingreift. Das BMBF bindet deshalb von Anfang an sozial- und geisteswissenschaftliche Perspektiven bei der Ent-wicklung neuer Technologien ein und fördert gezielt die Untersuchung der ethischen und rechtlichen Aspekte des Einsatzes innovativer Mensch-Technik-Interaktion.

Technik zum Wohl aller Generationen

Das Forschungsprogramm zur Mensch-Technik-Inter-aktion folgt der Leitidee einer „hilfsbereiten“, nutzerori-entierten, bedarfsgerechten und an der Menschenwürde orientierten Technik. Dabei gilt es, Ängste vor einer unkontrollierbaren bzw. selbst Kontrolle ausübenden Technik ernst zu nehmen. Verantwortungsvolle For-schungsarbeit berücksichtigt die spezifischen Bedürfnis-se der Nutzerinnen und Nutzer. In einer Gesellschaft des längeren Lebens bedeutet dies, dass auch die Bedürfnisse der verschiedenen Altersgruppen einfließen. So will das BMBF Technik zum Menschen bringen – zum Wohl und Nutzen aller Generationen. Von 2016 bis 2020, in der geplanten Laufzeit dieses Forschungsprogramms, wird das BMBF jährlich rund 70 Mio. Euro für die Förderung der Mensch-Technik-Interaktion bereitstellen.

2. Ziele und Leitlinien

ZIELE UND LEITLINIEN 5

Die Schwerpunkte dieses Forschungsprogramms orien-tieren sich an neun Zielen und Leitlinien:

1. MTI macht komplexe Technik einfacher

Komplexe Technik gibt es in allen Lebensbereichen. MTI sorgt für eine einfache Bedienbarkeit und eine verständliche Interaktion zwischen Mensch und mo-derner Technik. Ziel ist eine hohe Gebrauchstauglich-keit und eine leicht zugängliche, intuitive Nutzung.

2. MTI spricht alle Sinne an

Der Umgang mit Technik soll nicht belasten, sondern je nach Situation eine intuitive und natürliche Inter-aktion ermöglichen. Dies geht am besten, wenn mög-lichst viele Sinne des Menschen angesprochen werden. Tastaturen oder Touchscreens sind bei Weitem nicht die einzigen Möglichkeiten der Interaktion mit einem

technischen System. Sprachtechnologien, neue visuelle Darstellungen im virtuellen 3D- und im realen Raum, Gestenerkennung oder spürbare, haptische Informati-onsvermittlung können Nutzerinnen und Nutzern ein deutlich besseres Gefühl für die Technik geben.

3. MTI stellt den Menschen in den Mittelpunkt

Die Anforderungen von Nutzerinnen und Nutzern stehen im Mittelpunkt der Technikentwicklung. MTI sorgt für technische Lösungen, die sich an die Bedürf-nisse der Menschen anpassen und so ihre persönlichen Vorlieben, ihren kulturellen Hintergrund und ihre Bedürfnisse sowie ihren individuellen Erfahrungs- und Wissensstand berücksichtigen können.

4. MTI nutzt allen Generationen

Die Gesellschaft verändert sich. Vor allem der demo-grafische Wandel bietet Chancen, bringt aber auch Herausforderungen mit sich – für den sozialen Umgang der Menschen miteinander, für das Zusammenleben der Generationen, für die Sicherung von Wohlstand und für den Wirtschaftsstandort Deutschland. MTI kann für alle Generationen und Lebensumstände einen Beitrag


leisten. Technische Lösungen können Unterstützung und Komfort, neuartige Dienstleistungen und verän-derte Möglichkeiten für jede gesellschaftliche Gruppe bedeuten, ob Jung oder Alt.

5. MTI stärkt die deutsche Wirtschaft

Die innovative Exportnation Deutschland kann sich durch Investitionen in die MTI einen entscheiden-den Vorteil im internationalen Wettbewerb sichern. Deutsche Firmen und Forschungseinrichtungen sind führend in der Entwicklung assistiver Systeme. MTI trägt dazu bei, dass Deutschland weiterhin in vielen Bereichen die Technologieführerschaft halten und sich in zukunftsweisenden Themen als Leitmarkt profilieren kann.

6. MTI gibt dem Menschen die Kontrolle

Technik übernimmt viele Aufgaben für den Menschen, inzwischen sogar oft ohne sein Zutun. Zu den besonde-ren Stärken autonomer Technik gehören zum Beispiel die Reaktionsgeschwindigkeit eines Notbremsassisten-ten, die Verlässlichkeit eines in die Wohnumgebung integrierten Notrufsystems oder die Ausdauer einer robotischen Kraftunterstützung. Allerdings behält der Mensch jederzeit die Kontrolle über die Technik und bestimmt selbst, ob er die technische Assistenz nutzt oder nicht und was die Technik für ihn tun soll. Nicht zuletzt aus ethischen und rechtlichen Gründen über-lässt MTI dem Menschen auch künftig die Kontrolle.

7. MTI schafft Vertrauen in die Technik

MTI ist besonders dort gefragt, wo Technik mehr Transparenz ermöglicht und wo mit persönlichen Daten gearbeitet wird. Die MTI-Forschung kann hier zur Klärung hochkomplexer Fragestellungen beitragen. MTI gibt den Nutzerinnen und Nutzern Einblick in die Technik – zeigt, was sie leisten kann, welche Funkti-onen zur Verfügung stehen und wie diese verwendet

werden. Neue Visualisierungs- und Interaktionsmög-lichkeiten sorgen dafür, dass der Mensch den Durch- und Überblick behält. Aber auch wenn die Technik Informationen über den Menschen und seine Situation erfassen muss, um ihn zu unterstützen, behält der Mensch dank MTI die Kontrolle über seine Privat-sphäre – und kann damit auf genau die technische Unterstützung bauen, die er möchte oder braucht.

8. MTI heißt verantwortungsvolle Entwicklung

Wenn neue Technologien entstehen, müssen immer auch die damit verbundenen gesellschaftlichen Chan-cen und Risiken realistisch eingeschätzt werden. In der technologischen Forschung zur MTI wird ein integrier-ter Ansatz verfolgt, bei dem auch ethische, rechtliche und soziale Aspekte (ELSI) berücksichtigt werden. In der integrierten Forschung sind Fragen zum Daten-schutz, zur Nutzereinbindung, aber auch zur Gerech-tigkeit Bestandteil der wissenschaftlich-technischen Aufgabenstellungen.

9. MTI ist interdisziplinär

Damit die MTI zur Lösung gesellschaftlicher Heraus-forderungen beitragen kann, müssen verschiedene wissenschaftliche Disziplinen miteinander in einen Dialog treten und Themen und Perspektiven austau-schen. Innovative MTI berücksichtigt gleichermaßen sozial-, geistes-, natur- und ingenieurwissenschaft-liche Perspektiven und Erkenntnisse. Nur wenn dieser Dialog erfolgreich ist, kann auf den Menschen ausge-richtete Technik entwickelt werden und im Alltag zum Einsatz kommen.

FORSCHUNGSFRAGEN DER MTI 7

3. Forschungsfragen der MTI

… Nähe trotz Distanz erleben?

∙ Interaktion über Distanz ermöglichen ∙ Erfahrungen teilen und zwischen den Generationen vermitteln ∙ Emotionen übertragen

… mitdenkende Umgebungen schaffen?

∙ Intentionen erkennen ∙ Ressourcen schonen ∙ „Alltag 4.0“ ermöglichen

… Roboter menschenfreundlicher gestalten?

∙ Roboter sicher in den Alltag integrieren ∙ verlässliche Kooperationspartner aufbauen ∙ vertrauensvolle Interaktion sichern

… Systeme zu ständigen Begleitern machen?

∙ körpernahe Systeme weiterentwickeln ∙ Prävention unterstützen ∙ Ortsunabhängigkeit erreichen

… mit Technik intuitiv kommunizieren und kooperieren?

∙ neuartige Interaktionsformen gestalten ∙ Komplexität reduzieren ∙ Nutzungshürden abbauen und Barrierefreiheit ermöglichen

… autonome Assistenz ermöglichen?

∙ sichere Handhabung gewährleisten ∙ Kontrolle über persönliche Daten sichern ∙ mehr persönlichen Freiraum durch zuverlässige, autonome Systeme schaffen

… personalisierbare Lösungen erhalten?

∙ alle Generationen unterstützen ∙ kulturellen und persönlichen Hintergrund berücksichtigen ∙ individuellen Handlungsspielraum erweitern

… Wissen vermitteln? ∙ individuelle Kompetenzen verbessern ∙ mit Technikunterstützung lehren und lernen ∙ mit allen Sinnen wahrnehmen und begreifen

… Kreativität unterstützen?

∙ Vielfalt der Techniknutzung erschließen ∙ interaktive Werkzeuge an die Hand geben ∙ neue Gestaltungs- und Ausdrucksmöglichkeiten schaffen

Wie können wir zukünftig mit Mensch-Technik-Interaktion …


4.1 Mensch-Technik-Interaktion ermöglicht intelligente Mobilität

Um Menschen und Güter auch in Zukunft schnell, sicher, effizient, ressourcenschonend und komfortabel befördern zu können, werden innovative und individu-elle Mobilitätslösungen gebraucht. Hier ist die Mensch-Technik-Interaktion gefragt.

Menschen wollen mobil sein, denn Mobilität ist eine zentrale Voraussetzung für gesellschaftliche Teilhabe. Zu einem erfüllten und selbstbestimmten Leben gehört es, sich in jedem Lebensalter möglichst frei, sicher und selbstständig bewegen zu können. Gleichzeitig stellt auch die Gesellschaft immer höhere Anforderungen an unsere Mobilität. Künftig wird es immer mehr Verkehr und immer mehr Verkehrsteilnehmer geben. Fahrzeu-ge, Infrastruktur und Menschen werden immer stärker miteinander vernetzt. Damit sind künftig ganz neue Mobilitätsdienstleistungen und -angebote möglich.

Gleichzeitig schreitet die Automatisierung von Fahr-zeugen immer weiter voran. Dies macht den Verkehr sicherer und die Mobilität effizienter.

Sowohl das Mobilitätsverhalten als auch die techno-logischen Möglichkeiten für individuelle Mobilitäts-lösungen sind im Wandel. Menschen werden insgesamt mobiler und der motorisierte Individualverkehr (MIV) hat dabei nach wie vor große Bedeutung. Es entfallen jedoch bereits 43 Prozent des gesamten Verkehrs-aufkommens auf ÖPNV, Rad- und Fußverkehr – mit steigender Tendenz vor allem in urbanen Räumen. Verstärkt werden verschiedene Verkehrsmittel spontan genutzt, miteinander kombiniert und immer häufiger, wie z. B. beim Carsharing, auch von mehreren Nutzern geteilt.

Adaptive MTI-Technologien gewinnen damit auch in diesem Bereich an Bedeutung. Sie helfen dabei, intermodale Mobilitätslösungen, d. h. die Kombination und Nutzung verschiedener Verkehrsmittel auf einer

4. Themenfelder der Forschung

Die Themenfelder dieses Forschungsprogramms orientieren sich an den gesellschaftlichen Herausforderungen, die die Bundesregierung in ihrer neuen Hightech-Strategie als prioritäre Zukunftsaufgaben identifiziert hat. Im Zentrum stehen Forschung und Entwicklung für die Themen „Intelligente Mobilität“, „Digitale Gesellschaft“ und „Gesundes Leben“. Gerade hier, bei der technischen Unterstützung im Alltag, kann die Mensch-Technik-Interaktion wichtige Beiträge leisten. Ergänzend dazu sind im Themenfeld „Innovative Arbeitswelt“, das sich ebenfalls durch einen großen Forschungs-bedarf für neue Mensch-Technik-Interaktion auszeichnet, bereits in erheblichem Umfang Förderaktivitäten der Bundes-regierung verortet. Ein Beispiel hierfür ist die „Industrie 4.0“ am Standort Deutschland. Aus diesem Grund stehen die digitale Wirtschaft und das Arbeitsumfeld des Menschen nicht explizit im Fokus des Forschungsprogramms.

Innovationen der Mensch-Technik-Interaktion

Intelligente Mobilität Gesundes LebenDigitale Gesellschaft

∙ Aufmerksamkeitslenkung ∙ Intentionserkennung ∙ Nutzererleben ∙ Aufgabenteilung zwischen

Mensch und Fahrzeug

∙ Vernetzte Gegenstände ∙ Intelligente Robotik ∙ Interaktive Systeme für

Wissen und Lernen ∙ Wohnkonzepte der Zukunft

∙ Interaktive Implantate ∙ Intelligente Prothetik und Orthetik ∙ Körpernahe Technik ∙ Prävention durch technische

Begleiter ∙ Pflegeinnovationen

THEMENFELDER DER FORSCHUNG 9

Strecke, zu verbessern. Die Akzeptanz von Mobili-tätslösungen hängt nicht zuletzt von deren Komfort, Bedienbarkeit und Erreichbarkeit, aber auch von der Si-cherheit ab. Bereits heute tragen Warn- und Unterstüt-zungssysteme mit innovativen Benutzerschnittstellen dazu bei, die Alltagsmobilität komfortabler, effizienter und sicherer zu gestalten. Mit Hilfe von neuen MTI-Technologien sollen davon in Zukunft möglichst alle Menschen profitieren können. Da 90 Prozent aller Unfälle im Straßenverkehr durch menschliche Fehler verursacht werden, beflügeln Visionen von sicheren, automatisierten Fahrzeugen und Transportmitteln die Forschung und Entwicklung weltweit.

4.1.1 Autonom und nutzerfreundlich: Das mitdenkende Auto

Bereits heute kommen viele verschiedene Assistenz-systeme in motorisierten Fahrzeugen zum Einsatz. Mit solchen Systemen wird Mobilität komfortabler, sicherer und effizienter. Assistenzsysteme können heu-te schon den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug und das Fahrtempo regeln. Sie können die Spur halten und sogar eingreifen, wenn die Fahrerin oder der Fahrer unbeabsichtigt die Spur verlässt. Es gibt Kreu-zungsassistenten, die Auffahrunfälle vermeiden, vor drohenden Zusammenstößen mit Querverkehr und Fußgängern warnen und im Notfall sogar selbstständig bremsen. Doch auch wenn die Vision einer gänzlich au-tonomen Mobilität heute keine reine Fiktion mehr ist, wird es noch lange dauern, bis Assistenz und Automa-tisierung vollständig autonom agieren. Darum soll das Forschungsprogramm sowohl aktuelle Entwicklungs-ansätze stärken als auch neue Forschungsimpulse für autonome und (teil-)automatisierte Mobilitätslösungen im Sinne einer intelligenten Mobilität anstoßen.

In teilautomatisierten Fahrzeugen ist die Kontroll-übergabe zwischen Mensch und Technik ein zentrales Thema. Dafür sind Technologien zur Erkennung des Zustands von Fahrerinnen und Fahrern hinsichtlich Ablenkung und Übernahmebereitschaft sowie zur Lenkung der Aufmerksamkeit auf kritische Aspekte unabdingbar.

Während in teilautomatisierten Fahrzeugen weiter-hin Menschen die Entscheidungshoheit behalten, ergeben sich bei höherer Automatisierung ganz neue

Anforderungen an die MTI. Menschen müssen auch nach langer Pause z. B. bei technischen Fehlern oder in kritischen Situationen möglichst schnell wieder bereit zum aktiven Eingreifen sein. Außerdem gilt es, bei den Insassen von automatisierten Verkehrsmitteln Akzeptanz und Vertrauen herzustellen. Dies gelingt am besten, wenn sie jederzeit gut über das Geschehen informiert sind.

Eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Nutzung von automatisierten Mobilitätslösungen spielen die rechtlichen Rahmenbedingungen. Weil aber die Formu-lierung gesetzlicher Vorgaben eng mit den zugrundelie-genden technischen Möglichkeiten verknüpft ist, müs-sen Fragen zu Haftung und Verantwortung zu einem integralen Bestandteil der Technologiekonzeption und -entwicklung werden. Das BMBF fördert deshalb Kon-sortien, die ethische, rechtliche und soziale Fragestellun-gen direkt in ihre Entwicklungsarbeiten einbeziehen.

Wichtige Forschungsthemen:

∙ Technologien zur Erfassung und Lenkung der Aufmerk-samkeit von Fahrerinnen und Fahrern in teilautomati-sierten Fahrzeugen;

∙ Benutzerfreundliche Darstellung von Informationen über den aktuellen Zustand des Fahrzeugs und über die Verkehrssituation für Fahrzeugführende und Insassen;

∙ Mechanismen zur Übernahme und Rückgabe von Kontrolle und zur Aufgabenverteilung zwischen Mensch und Fahrzeug;

∙ Konzepte zur Nutzerakzeptanz sowie zur Stärkung des Vertrauens in teilautomatisierte und autonome Verkehrsmittel;

∙ Konzepte zum Nutzererleben (User Experience) und zu neuen Nutzungsszenarien für Fahrzeuge, die nicht mehr aktiv gefahren werden müssen;

∙ Technische Lösungen zur Minimierung von Risiken im Falle von unvermeidbaren Unfällen. Solche Risiken können in Fehlinterpretationen oder Fehleingaben, falschen Sensordaten oder unerwartetem Nutzer- verhalten liegen;

∙ Beachtung von Haftungsfragen und gesetzlichen Rahmenbedingungen bei der Entwicklung;

∙ Standardisierung neuer Interaktionskonzepte für auto-matisierte Fahrfunktionen zur besseren Verständlich-keit und Bedienbarkeit.



∙ Technologien zur Intentionserkennung von Fahrer und Beifahrer, um das Fahrzeug individuell und unter Beachtung des Datenschutzes an die aktuelle Verkehrs-situation oder an Nutzungsgewohnheiten und Präfe-renzen anzupassen;

∙ Technologien zur Anpassung an die physischen und kognitiven Fähigkeiten und Neigungen der Fahrerinnen und Fahrer automatisierter Fahrzeuge, bei gleichzeitiger Wahrung ihrer Privatsphäre;

∙ Neu- und Weiterentwicklung von einfach bedienbaren Mobilitätslösungen;

∙ Mensch-Technik-Schnittstellen für Kollisionswarn-systeme;

∙ Technologien zur Kooperation im Straßenverkehr für eine effiziente und sichere Mobilität aller Verkehrs-teilnehmer.

4.1.2 Intelligent und vernetzt: Für jeden die richtige Mobilität

Die Digitalisierung des Alltags schreitet auch in der Mobilität voran. Neue Technologien ermöglichen die Kommunikation und Vernetzung von Verkehrsmitteln sowohl untereinander als auch mit Menschen und Infrastruktur. Forschung und Entwicklung sorgen für neue Ansätze einer sinnvollen Kooperation zwischen allen Beteiligten, um so eine erhöhte Sicherheit im Straßenverkehr zu erreichen und gefährliche Situatio-nen gar nicht erst entstehen zu lassen. Kommunikative, autonome Systeme können künftig in Gefahrensitua-tionen oder an schwer erreichbaren Unfallorten direkte Hilfe leisten. Eine solche Entwicklung ermöglicht eine individuell zugeschnittene Mobilität, geht aber mit der Erfassung persönlicher Daten einher. Zum Schutz dieser Daten und der Privatsphäre müssen also beglei-tend zur Konzeption und Entwicklung der technischen Systeme auch ethische, rechtliche und soziale Fragen adressiert werden.


4.1.3 Sicher und komfortabel: Assistenz zu Fuß und auf dem Rad

Menschen wollen sowohl in ihrem Wohnumfeld als auch in der Region und darüber hinaus mobil sein. Für jeden dieser Lebensbereiche gibt es unterschiedliche Anforderungen an die Mobilität. Rund um das Wohn-umfeld besteht Forschungsbedarf vor allem für die Mobilität von Menschen, die zu Fuß oder mit dem Rad unterwegs sind. Ziel ist es, die Mobilität und Bewe-gungsfreiheit zu erhalten bzw. wiederzuerlangen, um in jedem Alter den Alltag frei und selbstbestimmt gestal-ten zu können. Dabei sind neben der reinen Beweglich-keit auch objektive und subjektive Sicherheitsaspekte wichtig. Zusätzlich zu intelligenten Navigations- und Assistenzsystemen können teilautomatisierte Roll-stühle und Hybrid-Rollatoren den Bewegungsraum vieler Menschen erweitern. Ziel des BMBF ist es, für alle Teilnehmer des öffentlichen Verkehrsraums individuell passende Lösungen und Unterstützungssysteme für die jeweils gewählte Mobilitätsart zu fördern.


∙ Intelligente Mobilitätsassistenten und mobile Unter-stützungssysteme zur Bewältigung von Alltagsaufga-ben;

∙ Mobilitätslösungen für Ältere; ∙ Maßnahmen für eine erhöhte Sicherheit verschiedener

Mobilitätsgruppen, die beispielsweise zu Fuß, mit dem Fahrrad oder dem E-Bike unterwegs sind;

∙ Lösungen für neue Herausforderungen, die durch (teil-)automatisiertes Fahren auftreten und die Interaktion zwischen verschiedenen Verkehrsmitteln und Verkehrs-teilnehmerinnen und -teilnehmern beeinflussen.

4.1.4 Individuell und gemeinsam: Neue Konzepte für den Individualverkehr

Intelligente Alltagslösungen für den mobilen Men-schen müssen sich an vielfältige und sich häufig wandelnde Lebensumstände anpassen. Verkehrsträger-übergreifende Leit- und Navigationssysteme vernetzen unterschiedliche Mobilitätsangebote miteinander und ermöglichen eine nutzerfreundliche Gestaltung intermodaler Verkehrslösungen. Dadurch können beispielsweise Mobilitätsangebote im Car- und Bike-Sharing einfach und zuverlässig mit dem Öffentlichen Personennahverkehr verknüpft werden. Denkbar sind auch Plattformen, die die gemeinschaftliche Nutzung von privaten Verkehrsmitteln begleiten und dazu weitere Services vermitteln. Trends aus der MTI, wie zum Beispiel neue Kommunikationsformen in sozialen Netzwerken und mit Smartphones, unterstützen diese Entwicklungen. Entscheidend ist dabei nicht allein die technologische Innovationshöhe, sondern auch das Potenzial zur Weiterentwicklung vorhandener Tech-nologien. Das BMBF will innovative Lösungen für alle Bevölkerungsgruppen sowie Verkehrsteilnehmer jeden Alters fördern und diese durch entsprechend ausgestal-tete Umsetzungskonzepte in die Gesellschaft tragen.


∙ Neue Konzepte, Anwendungen und technische Lö-sungen für die geteilte Nutzung von Auto, E-Bike und E-Roller und deren Vernetzung für intermodale Mobili-tätsangebote;

∙ Konzepte und Services zur technischen Unterstützung bei der Nutzung und Wartung von (privaten) Fahrzeu-gen und bei der Vernetzung mit anderen Menschen vor und während der Reise;

∙ Neuartige Mobilitätsformen wie mobilisierte, fahrerlose (Kleinst-) Fahrzeuge für kurze Strecken, die Personen ganz individuell teilautomatisiert oder völlig autonom befördern können.


Unsere Wohn- und Lebenswelten werden sich durch neue technologische Entwicklungen verändern. Für die Zukunftsfähigkeit Deutschlands ist es von besonderer Bedeutung, diesen Trend aktiv und verantwortungs-bewusst mitzugestalten. Ein wesentliches Ziel der Forschung sind mitdenkende Umgebungen, die mehr Sicherheit, Komfort und Ressourceneffizienz bieten.

Vor dem Hintergrund des, nicht zuletzt durch den demografischen Wandel bedingten, Fachkräftemangels werden neue MTI-Lösungen in Form von innovativen Lehr-, Lern- und Kommunikationssystemen zur (Weiter-) Qualifizierung gebraucht, die eine Interaktion mit Lehrmaterialien, aber auch die Übertragung von Kompetenzen und Know-how über Distanzen ermög-lichen. Ein weiterer Förderungsschwerpunkt des BMBF wird im Bereich der intelligenten Robotik liegen. Flexi-ble, kommunikative und menschenfreundliche Robo-ter können dem Menschen bei körperlich anspruchs-vollen Tätigkeiten helfen oder ihn in seinem Umfeld so unterstützen, wie es seinen individuellen Bedürfnissen entspricht. Alltagstauglichkeit und der intuitive Um-gang mit inhärent sicheren Robotern erschließen neue Potenziale für den Einsatz dieser Technologien.

4.2 Mensch-Technik-Interaktion leistet Beiträge für die digitale Gesellschaft

Die zunehmende Vernetzung und der anhaltende Trend der Digitalisierung bringen grundlegende Veränderun-gen in allen Lebensbereichen mit sich. Neue Technolo-gien spielen für immer mehr Menschen in immer mehr Situationen des gesellschaftlichen Miteinanders und der persönlichen Lebensgestaltung eine entscheiden-de Rolle. Sie können auch einen wichtigen Beitrag zur Lösung zentraler gesellschaftlicher Aufgaben leisten. Wenn es gelingt, die entsprechenden Technologien an die individuellen Fähigkeiten und Vorlieben anzupassen, können technische Systeme den Menschen im Alltag noch vielseitiger unterstützen. Forschung und Indus-trie müssen gemeinsam an der Frage arbeiten, wie sich hilfsbereite, mitdenkende und verlässliche technische Systeme für den Alltag realisieren lassen.

Vernetzte, auf den Menschen zugeschnittene und in ganz neuem Maße interaktive Technologien produ-zieren, wenn sie in immer mehr Lebensbereichen eingesetzt werden, eine bisher ungekannte Menge an persönlichen Daten. Diese Daten können dazu beitragen, technische Funktionalitäten und das Zu-sammenspiel unterschiedlicher Assistenzsysteme zu optimieren. Zugleich gilt es, den Schutz der Privatheit zu gewährleisten.

Wenn virtuelle und reale Welt weiter verschmelzen, entstehen neue datenbasierte Dienstleistungsange-bote, und etablierte Geschäftsmodelle wandeln sich.


4.2.1 Intelligent und bequem: Wohnkonzepte der Zukunft

Immer mehr intelligente Geräte und vernetzte Systeme, einschließlich darauf aufbauender Dienstleistungen, finden Eingang in unser Zuhause und machen es zu einem „Smart Home“. Neben der Konsumelek-tronik kommt der Haushaltselektronik als großes, umsatzstarkes und sich immer weiter entwickelndes Anwendungsgebiet eine hohe Bedeutung zu. MTI-Lösungen nehmen hier eine Schlüsselrolle zwischen dem Menschen und der technisierten Umgebung ein. Ziele der Forschung sind ein Zugewinn an Komfort und Assistenz für die Hausbewohner, ein wirtschaft-licherer Umgang mit Ressourcen, zum Beispiel durch die Reduzierung von Strom- und Wasserverbrauch, und die Erhöhung der Sicherheit, zum Beispiel durch die automatische Erkennung von Notfallsituationen. Im Vordergrund stehen die Erforschung und Entwick-lung von ubiquitärer Technik, die Kinder oder ältere Menschen „im Blick behalten“ und bei Unglücken oder Stürzen Hilfe herbeiholen kann. Gleichzeitig soll sie aber auch persönliche Assistenz- und Komfortfunktio-nen in vernetzten, mitdenkenden Wohnumgebungen zur Verfügung stellen und helfen Energie zu sparen.


∙ Ubiquitäre Technik, die persönliche Assistenz- und Komfortfunktionen in vernetzten, mitdenkenden Wohnumgebungen zur Verfügung stellt;

∙ Mensch-Technik-Schnittstellen, die zum Beispiel durch angemessene Visualisierungen für mehr Transparenz beim Strom- und Wasserverbrauch sorgen und so hel-fen Energie zu sparen;

∙ Umgebungen, die ihren Status miteinander, aber auch mit den Nutzerinnen und Nutzern teilen, um zum Beispiel Hinweise zu anstehenden Wartungen, Repara-turen oder Ausfällen zu geben.

4.2.2 Nutzergerecht und zuverlässig: Vernetzte Gegenstände

Durch die Miniaturisierung von Rechnerkomponenten bei gleichzeitig erheblich beschleunigten Speicher- und Rechenkapazitäten nimmt die Bedeutung von zentra-len Rechnern weiter ab. Gleichzeitig entstehen mehr und mehr intelligente, vernetzte und miteinander kommunizierende Alltagsgegenstände, Arbeitsumge-bungen, Fahrzeuge und Gebäude mit eigenen Rechen-kapazitäten, die zusätzliche Informations-, Sicher-heits- und Komfortmerkmale bieten. Das sogenannte „Internet der Dinge“ wird den Menschen unmerklich unterstützen und ihm durch in den Alltag integrierte Gegenstände Hilfestellung leisten.

Die immer weitere Verbreitung vernetzter und mit-einander kommunizierender Gegenstände macht die menschliche Interaktion mit „smarten“ Gegenständen und Umgebungen zu einem zentralen Thema. Gefragt sind zum Beispiel technische Konzepte für eine „Mitnahme“ und Übertragung von nutzerspezifischen Bedürfnissen und Vorlieben. Der Handlungskontext, in dem eine Person die Technik einsetzt, könnte dabei ebenso übertragen werden wie die individuellen Präferenzen oder Anforderungen dieser Person an die Technik. Ein technisches System, wie beispielsweise ein Fahrzeug, könnte durch Kommunikation mit Smart-phone, Smart Home oder webbasiertem Assistenzsys-tem bereits beim Einsteigen des Fahrers ergonomische Einstellungen für Spiegel und Sitze, wahrscheinlichste Ziele und Musikpräferenzen kennen. Das smarte Haus könnte durch Rückmeldungen aus dem Fahrzeug oder der vernetzten Arbeitsumgebung Hinweise erhalten, wenn sich beispielsweise Gäste ankündigen, die spezi-fische Temperaturvorlieben oder Mobilitätseinschrän-kungen haben.


∙ Vernetzte (Alltags-) Gegenstände und innovative, nutzerfreundliche Mensch-Technik-Schnittstellen;

∙ Technologien, die eine intuitive Interaktion mit Anwen-dungen aus den Bereichen Big Data und Internet der Dinge ermöglichen;


∙ Intelligente, persönliche Assistenten zur Unterstützung im Alltag;

∙ Adäquate Integration der Technik für ein „smartes“ Zusammenwirken und eine möglichst natürliche In-teraktion mit mehreren vernetzten Gegenständen oder intelligenten Umgebungen.

4.2.3 Schnell und sicher: Technikunterstütztes Wissens- und Informations-management

Der Zugang zu Informationen aller Art ist in der heuti-gen vernetzten Welt fast jederzeit und von überall aus möglich. Die Vielfalt der Informationen und ihrer Quellen macht einen effektiven Zugriff und eine verständliche Darstellung von Informationen aber oft beschwerlich

und langwierig. Aufgaben für die Wissenschaft sind das Trennen von relevanten und irrelevanten Daten, die natürliche, naturgetreue und verständliche Darstellung von neuem Wissen, die Erforschung von Möglichkeiten, um Expertenwissen und Kompetenzen ortsunabhängig in Echtzeit zu übertragen, sowie die Entwicklung von nutzer- und datenschutzgerechten Systemen. Neue Lö-sungen der MTI zur Kommunikation, zur Informations-bereitstellung und zur Kooperation zwischen Menschen sollen Antworten auf die in der neuen Hightech-Strategie formulierten Fragen liefern, wie wir in einer digitalisier-ten Welt leben, lernen und arbeiten wollen und wie wir die Chancen der Digitalisierung nutzen können.


∙ Nutzergerechte Kollaborationssysteme, mit denen Menschen ihr Wissen zielgenau und ortsunabhängig einsetzen können, um sich über Distanzen hinweg austauschen und gemeinsam agieren zu können;

∙ Innovative Technologien zur präzisen Erfassung und naturgetreuen Darstellung von Informationen und Wissen;


∙ Technische Systeme, die zum Beispiel in Gefahrensitu-ationen u. a. durch grafische Darstellungen einen direk-ten, effektiven Zugriff auf relevante, maßgeschneiderte Informationen aus Wissensdatenbanken ermöglichen;

∙ Innovative, technische Systeme, die das direkte, fernge-steuerte Eingreifen durch Experten erlauben (z. B. Ärzte bei Operationen) und damit deutlich über die rein visuelle Darstellung aktueller Telepräsenz-systeme hinausgehen;

∙ Neue technische Konzepte zum Umgang mit Informa-tionen und Wissen in Bezug auf Nutzerakzeptanz und Datensicherheit.

4.2.4 Flexibel und leistungsfähig: Intelligente Robotik

In einer Gesellschaft des längeren Lebens steigt der Bedarf an körperlicher Unterstützung und Entlastung. Schon heute verrichten Roboter einfache Tätigkeiten im Haushalt. Roboter, die am Körper getragen werden, unterstützen die persönliche Bewegungsfähigkeit und assistierende Roboter werden zum nützlichen Begleiter des Menschen in allen Lebenslagen. Das Einsatzspek-trum dieser autonomen Systeme erweitert sich stetig um immer mehr und immer vielfältigere Aufgaben. Dabei werden von Robotern nicht mehr nur Präzision, Schnelligkeit und Kraft gefordert. Wo sich Roboter und Menschen im Alltag auf engstem Raum begegnen, müssen Roboter auch feinfühlig und intelligent sein. Aufgrund ihrer menschenähnlichen Eigenschaften wirken Roboter zudem anders auf Menschen als andere Technologien und dies wirft grundlegende Fragen nach dem Verhältnis zwischen Mensch und Technik auf. Die Robotik ist ein Feld, in dem sich Forschungsansätze aus der Informatik und des Ingenieurwesens mit Perspek-tiven aus den Geistes- und Sozialwissenschaften verbinden müssen.


∙ Neue Interaktionsformen zwischen Menschen und Robotern, bei denen die Berührung im Fokus steht. Hierfür werden sichere Roboter benötigt, mit denen gefahrlos eine direkte und unmittelbar körperliche Interaktion stattfinden kann;

∙ Designkonzepte, die z. B. dazu beitragen, dass die Gestalt und das Verhalten der Roboter ihre Fähigkeiten widerspiegelt, sodass fehlerhafte Kompetenzzuschrei-bungen in der Interaktion verhindert werden können;

∙ Soziale Roboter mit adäquaten Umgangsformen für ein angenehmes Interaktionserlebnis, die als Dialogpartner mit Sprachkompetenz vielfältige Aufgaben übernehmen können;

∙ Verbesserte Lern- und Adaptionsfähigkeit von Robo-tern, z. B. indem Roboter ihr anonymisiertes, aggregier-tes Erfahrungswissen untereinander über das Internet teilen, um auf die sich ändernden Anforderungen von Nutzerinnen und Nutzern angemessen reagieren zu können;

∙ Verbesserung des Zusammenspiels von Mensch und Roboter in smarten Umgebungen;

∙ Ethische, rechtliche und soziale „Leitplanken“ für den verantwortungsbewussten Einsatz von Robotern im Alltag.


4.3 Mensch-Technik-Interaktion unterstützt gesundes Leben

Gesundheit ist für alle wichtig – nicht nur für jeden einzelnen Menschen, sondern auch für die Leistungs-fähigkeit und Produktivität der Gesellschaft als Ganzes. Es ist daher ein zentrales Anliegen der Hightech-Strategie der Bundesregierung, die Forschung für ein gesundes, aktives und selbstbestimmtes Leben zu stärken. Ein Schwerpunkt liegt auf der Förderung der Medizintechnik.

Innovativen Konzepten der Mensch-Technik-Inter-aktion kommt hier eine Schlüsselrolle zu, denn sie tragen dazu bei, dass medizintechnische Geräte und Systeme leichter bedienbar und effizienter werden. Innovationen der Informations- und Kommunikati-onstechnik (IKT) ermöglichen intelligente und ver-netzte Geräte, die präziser mit dem Nutzer interagieren können. An der Schnittstelle der Disziplinen IKT, MTI und Medizintechnik ergeben sich viele Möglichkeiten für innovative Produkte. Dazu gehören zum Beispiel interaktive Implantate, Prothesen und Orthesen sowie andere interaktive Systeme, die nah am Körper getra-gen werden. Eine wichtige Rolle spielt MTI auch bei der Entwicklung von interaktiven, medizintechnischen Systemen, die zu einer gesunden Lebensweise anleiten und motivieren und somit präventiven Zielen dienen. Mit dem Forschungsprogramm zur Mensch-Technik-Interaktion werden gezielt exzellente Forschungs-vorhaben in diesen Feldern unterstützt. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Sicherheit und der Marktfähigkeit der medizintechnischen Systeme, die durch eine Förderung entlang der Wertschöpfungs-kette ermöglicht werden.

Komplementär dazu wurden im Nationalen Strategie-prozess „Innovationen in der Medizintechnik“ (NSIM) Handlungsempfehlungen für eine versorgungsorien-tierte Forschungsförderung ausgesprochen. Zu deren Umsetzung hat die Bundesregierung bereits zahlreiche Förderaktivitäten initiiert. Auch die MTI-Forschung im Bereich Medizintechnik orientiert sich an den Bedürfnissen von Patientinnen und Patienten und dem gesellschaftlichen Bedarf.

4.3.1 Interaktiv und kontrollierbar: Implantate

An der Schnittstelle von Biotechnologie und Elektro-technik entstehen Implantate, die physische und geistige Einschränkungen kompensieren können. Retina-Implantate, Hirnschrittmacher, Herzschrittmacher und Cochlea-Implantate sind bereits im Einsatz. Zukünftige Implantate werden über lange Zeiträume im Körper bleiben können. Dafür sind jedoch zunächst noch einige Herausforderungen hinsichtlich Abstoßungsreaktionen, Betriebssicherheit und Energieversorgung zu lösen. Es ist zu erwarten, dass solche Implantate die Lebens-qualität der Betroffenen steigern werden. Derzeit zur Verfügung stehende Systeme sind für den Nutzer oft nicht transparent in ihrer Funktionalität und können von diesem oft nicht selbst bedient werden, weshalb vie-le Nutzer heute selbst im Alltag häufig auf medizinisches Personal angewiesen sind. Aufgabe der MTI ist es, die Steuerungsmöglichkeiten und die Benutzerfreundlich-keit von Implantaten für das medizinische Fachpersonal und für die Betroffenen selbst zu verbessern und die Effektivität und Effizienz solcher interaktiven, medizin-technischen Systeme zu erhöhen.


∙ Aktive Implantate, um Patientinnen und Patienten bedarfsgerechte Informationen transparent zu machen und zur Verfügung zu stellen;

∙ Schnittstellen zu implantierten Systemen, die Ärzten und medizinischem Fachpersonal einen leichteren Informationszugriff für eine partizipative Entschei-dungsfindung gemeinsam mit den Patientinnen und Patienten erlauben;

∙ Technologien zur bewussten Kontrolle und Steuerung von implantierten Systemen;

∙ Optimierung und Funktionserweiterung von heutzutage gängigen Implantaten durch neue Interaktionsmög-lichkeiten.


4.3.2 Adaptiv und beweglich: Intelligente Prothesen und Orthesen

Prothesen und Orthesen können einen wesentlichen Teil verloren gegangener oder nie vorhandener Funk-tionsfähigkeiten des menschlichen Körpers (wieder) herstellen. Trotz anfangs begrenzter technischer Mög-lichkeiten wurde in der Kompensationstechnik bereits frühzeitig die Technik an den Menschen herangerückt, um so die Lebensqualität der Betroffenen zu verbessern.

Große Hoffnungen werden in diesem Bereich in eine direkte Steuerung durch Nerven- und Gehirnsignale gesetzt. Weitere Verbesserungspotenziale liegen in der Entwicklung intelligenter Prothetik und Orthetik, wel-che die technischen und gestalterischen Innovationen der IKT und der Mensch-Technik-Interaktion aufgrei-fen. Zukünftige Kompensationstechnik kann vernetzt und Teil eines übergeordneten Konzepts für Patienten sein. Beispielsweise können Prothesen und Orthesen je nach Kontext eine Auswahl sinnvoller, wahrscheinlich gewünschter Aktionen und Bewegungen bereitstel-len, damit diese schneller und einfacher ausgeführt werden können.

Kompensationstechnik liegt an der Schnittstelle von Robotik, Informatik, Materialwissenschaften, Medizin-technik und Interaktionsgestaltung. Es gilt nun, die aus all diesen Wissenschaftsgebieten stammenden Innovationen unter Berücksichtigung ethischer, recht-licher und sozialer Aspekte für die nächste Generation funktioneller Prothesen und Orthesen zusammenzu-führen.


∙ Alltagsoptimierte Interaktion mit kontextsensitiven technischen Systemen zur Kompensation verloren gegangener Bewegungsfähigkeiten der oberen und unteren Extremitäten;

∙ Interaktionskonzepte und nicht-invasive sowie invasive Steuermodalitäten zur bestmöglichen Wiederherstel-lung feinmotorischer Funktionen;

∙ Kontextabhängige Steuerung von Kompensations-systemen zur schnellen und präzisen Bewältigung von Alltagsaufgaben;

∙ Technologien, deren Funktionalität für den Alltag des Nutzers designt wurde und die der Nutzer interaktiv anpassen kann.


4.3.3 Körpernah und tragbar: Technik unterstützt am Körper

Miniaturisierte Sensoren und Computersysteme, die beispielsweise in Form einer Kontaktlinse getragen wer-den und den Blutzucker in der Tränenflüssigkeit messen können, eröffnen ganz neue Potenziale für den Einsatz körpernaher Technik. Zum Beispiel können funkvernetzte Pflaster verschiedene Vitaldaten messen und auf Gefah-ren hinweisen. Solche nah am Körper getragenen Systeme ermöglichen neue Formen der Interaktion mit Technik und neue Methoden zur Gewinnung von physiologischen Daten. Eingesetzt werden sie beispielsweise in der indivi-duellen (Langzeit-) Diagnostik und der therapeutischen Unterstützung chronisch Kranker. Interaktive, elektroni-sche Gesundheitsbegleiter, die direkt am Körper getragen werden, erfassen nicht nur gesundheitsrelevante Sensor-daten, sondern werten diese auch aus und entwickeln daraus für Nutzerinnen und Nutzer mögliche Handlungs-empfehlungen. So helfen sie, Krankheiten frühzeitig zu erkennen und die Lebensqualität von chronisch kranken Patienten zu verbessern. Aktuelle technische Herausfor-derungen liegen in der weiteren Miniaturisierung und der günstigen Fertigung der notwendigen Sensoren. Gleich-zeitig muss eine für den medizinischen Kontext ausrei-chend hohe Messgenauigkeit der entsprechenden Geräte sichergestellt werden.

Es gilt, anfallende Datenmengen und deren Bedeutung adäquat darzustellen und den Patientinnen und Patienten verständlich zu machen. So können sie sich einfach und umfassend über ihren aktuellen Gesundheitszustand infor-mieren und im Sinne einer verbesserten Patientenautono-mie selbstbestimmt mit Krankheiten umgehen. Professio-nellem medizinischen Personal wiederum werden in der Zusammenarbeit mit den Patienten neue Handlungsräu-me für die optimale Diagnose und Therapie eröffnet. Dabei muss jederzeit der Datenschutz gewahrt werden.


∙ Interaktionskonzepte, die eine bessere Handhabung körpernaher Medizintechniksysteme sowohl für das medizinische Personal als auch für die Patienten selbst ermöglichen;

∙ Benutzerfreundliche Schnittstellen zur interaktiven Vermittlung von medizinisch fundierten, maßgeschnei-derten Gesundheitsinformationen;

∙ Professionelle Wearables für Telemedizin und E-Health-Anwendungen sowie zur Gesunderhaltung.

4.3.4 Mobil und digital: Gesund bleiben mit präventiven Technologien

Präventive Technologien sind ein großer Trend im Bereich der Bewegungsmotivation. Kommerzielle Sys- teme wie Aktivitäts- oder Fitnesstracker zeichnen zum Beispiel Laufdistanzen, Herzschlagfrequenz oder Schlafqualität auf. Die Systeme versuchen, durch Kom-bination verschiedener Sensordaten ein möglichst vollständiges Bild der Nutzeraktivitäten zu erzeugen und daraus Hinweise auf gesundheitsrelevante Verhal-tensweisen und Gewohnheiten abzuleiten. Zugrunde liegt die Idee, dass sich Menschen durch ansprechende Visualisierung und Vergleichbarkeit zu Bewegung oder allgemein gesundem Verhalten motivieren lassen. Häufig wird durch integrierte spielerische Elemente und eine Anbindung an soziale Netzwerke versucht, den physisch anspruchsvollen Sport attraktiver und interessanter zu gestalten. Genauso können präventive Technologien auch für die Motivation zu einer gesün-deren Ernährung oder zur Stressreduktion eingesetzt werden.

All diese Bereiche bergen große Potenziale für eine gesunde Lebensweise. Jedoch besteht noch erhebli-cher Forschungsbedarf, unter anderem hinsichtlich der Wirkmechanismen von Motivation, Belohnungs-systemen und Entscheidungsfindung. Die Aufgaben der Forscher reichen von der Gestaltung der Nutzer-schnittstellen und dem Nutzungserleben präventiver Technologien bis hin zu wissenschaftlich belegten Gesundheitsinformationen und von der Technik ge-gebenen Empfehlungen. Eine große Herausforderung ist selbst bei evidenzbasierten Methoden die geeignete Informationspräsentation und vor allem die Motiva-tion zur langfristigen Verhaltensänderung.


∙ Forschung zu den Anwendungspotenzialen von mobi-len technischen Begleitern, die Vitaldaten erfassen und damit zur Gesundheitsmotivation beitragen können;


gefördert. Ziel der Initiative ist es, den aktuellen und zukünftigen Herausforderungen in der Pflege wirksam und nachhaltig zu begegnen, die Innovationsstärke Deutschlands in der Medizintechnik auf die Pflegetech-nologie auszuweiten und so Deutschland als Leitanbie-ter in diesem Markt zu etablieren.


∙ Entwicklung technischer Assistenzsysteme für die Pflege und Versorgung zuhause;

∙ Trainingsgeräte zur Mobilisierung und Aktivierung; ∙ Mensch-Technik-Interaktion für eine geriatrische

Prävention und Rehabilitation; ∙ Autonome Systeme und robotische Assistenz in der

Pflege und Versorgung; ∙ Technikgestützte Pflegeprozesse, die die zunehmende

Multimorbidität von Pflegebedürftigen und den Bedarf aus Sicht der Behandelnden berücksichtigen;

∙ Systeme zur Förderung der Durchlässigkeit von bedarfsgerechten Pflegeformen wie Tagespflege, Kurzzeitpflege und Verhinderungspflege.

∙ Optimierung von Schnittstellen zur interaktiven Nut-zung von Gesundheitsinformationen und zur Gesund-heitsmotivation;

∙ Analyse der Potenziale von interaktiven Technologien für die Gesundheitsprävention.

4.3.5 Menschlich und selbstbestimmt: Innovationen für eine bedarfsgerechte Pflege

Die Pflegebranche steht angesichts des demografischen Wandels vor besonderen Herausforderungen. Waren 2011 in Deutschland 2,5 Mio. Personen pflegebedürftig, gehen Vorausberechnungen der Statistischen Ämter des Bundes und der Länder davon aus, dass die Anzahl der Pflegebedürftigen bis 2050 auf ca. 3,76 Mio. ansteigt. Um auch unter diesen veränderten Bedingungen eine qualitätsvolle und bedarfsgerechte Pflege sicherstellen zu können, werden innovative Lösungen der Mensch-Technik-Interaktion gebraucht: Sie können in unter-schiedlichsten Versorgungskontexten – von der Alten-, über die Kranken- bis hin zur Akut-, Intensiv- und Palli-ativpflege – dazu beitragen, die Selbstbestimmung und die Lebensqualität von Pflegebedürftigen zu erhalten, Pflegefachkräfte ebenso wie pflegende Angehörige zu entlasten und mehr Freiraum für zwischenmenschliche Zuwendung zu eröffnen. Mit der Initiative „Pflegeinno-vationen 2020“ werden Innovationen in diesem Bereich


5. Technik für den Menschen gestalten

Die Entwicklung von interaktiven Technologien ist ein Schlüssel für die Lösung vieler Herausforderungen, vor denen wir heute als Gesellschaft stehen. Das vorliegende Forschungsprogramm stellt den Menschen in seiner Vielfältigkeit und Individualität in den Mittelpunkt der technischen Entwicklung. Neben den technischen Aspekten der Mensch-Technik-Interaktion betrachtet das Forschungsprogramm auch die nichttechnischen Dimensionen, die mit verantwor-tungsvoller Gestaltung der Forschung und Entwicklung verbunden sind. Dazu zählt die Auseinandersetzung mit den ethischen, rechtlichen und sozialen Fragen der Mensch-Technik-Interaktion ebenso wie die Nutzerintegration und die internationale Perspektive. Diese und weitere relevante Aspekte werden in diesem Forschungsprogramm in einem integrierten Ansatz systematisch zusammengeführt und wechselseitig aufeinander bezogen.

5.1 Den Menschen in den Mittelpunkt stellen

Um Technik für den Menschen zu gestalten, ist es notwendig, die Nutzerinnen und Nutzer in die Kon-zeption und Entwicklung der technischen Lösungen zu integrieren. Dies geht weit über eine bloße Informa-tion hinaus und reicht bis hin zur aktiven Teilnahme zukünftiger Anwenderinnen und Anwender an For-schungsprojekten. Eine solche partizipative Forschung integriert Nutzerinnen und Nutzer in die Entwicklung und schafft so bedarfsgerechte Innovationen. Gemein-sam mit der Forschung sollen praktikable innovative Partizipationsformate entwickelt und erprobt werden. Von etablierten Verfahren wie dem „User Centered Design“ über experimentelle, offene Werkstätten und Labore bis hin zu neuen, methodischen Ansätzen soll die gesamte Bandbreite der Möglichkeiten der Partizi-pation zum Einsatz kommen. So kann die Forschung das ganze Spannungsfeld erschließen: Von der grund-sätzlichen Idee eines „Design for All“, also einer beson-ders hohen Gebrauchstauglichkeit ohne individuelle Anpassungen, bis hin zu sehr individuellen, maßge-schneiderten technischen Nischenlösungen. Ziel des BMBF ist es, durch Nutzerintegration für eine mensch-zentrierte Technikentwicklung und einen Transfer in die praktische Umsetzung zu sorgen.

5.2 Generationenübergreifende Lösungen fördern

Der demografische Wandel verändert unser Land. Ob Bildung oder Arbeitsmarkt, Gesundheitsversorgung oder Familie – der Wandel umfasst alle Lebensbereiche. Der aktuelle gesellschaftliche Fokus auf die Alterung und damit auf die stetig wachsende Gruppe der älteren Menschen soll als Chance auch für jüngere Generatio-nen genutzt werden. Die Bedürfnisse unterschiedlicher Zielgruppen sind für sich und in ihrem Zusammen-wirken zwischen den Generationen angemessen in den Verbundprojekten zu berücksichtigen. Um ein Verständnis zwischen Forschung und Gesellschaft zu entwickeln, ist es notwendig, dass sich alle Beteiligten – Forscher, Anwender und Nutzer – auf Augenhöhe austauschen und generationsübergreifend Forschungs-fragen von morgen identifizieren. Dabei sind vor allem die Bürgerinnen und Bürger jeden Alters Experten in eigener Sache. Die Ergebnisse dieses Prozesses sollen in Fördermaßnahmen des BMBF einfließen.

Integrierte Forschung

Nutzer- integration

Der Menschim Mittelpunkt

Ethische,rechtlicheund sozialeFragen

Inter- nationalePerspektive

Nachwuchs fördern

Potenziale der KMUnutzen

TECHNIK FÜR DEN MENSCHEN GESTALTEN 21

5.3 Ethische, rechtliche und soziale Fragen von Anfang an mitdenken

Innovationen der Mensch-Technik-Interaktion bringen Chancen für Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft mit sich. Mit ihnen gehen aber auch ethische, rechtli-che und soziale Fragen einher, zum Beispiel nach Ent-scheidungsfreiheit und Nutzerautonomie, Datenschutz und Transparenz sowie Verteilungsgerechtigkeit. Sich mit diesen Fragen auseinanderzusetzen, ist nicht nur ein Gebot der ethischen, sondern auch der ökonomi-schen Vernunft. Denn Innovationen, die sich konstruk-tiv mit diesen Fragen befassen, erhöhen dadurch auch die Aussichten auf ihren Markterfolg. Wichtig ist, dass die Fragen rechtzeitig gestellt werden. Nicht erst im Nachhinein, wenn die technische Entwicklung bereits abgeschlossen ist, sondern von Anbeginn des Entwick-lungsprozesses.

Das Forschungsprogramm trägt diesem Gedanken Rechnung: Von der Konzeption über die Auswahl bis zur Durchführung von Forschungsprojekten findet regelmäßig eine aktive Auseinandersetzung mit den relevanten ethischen, rechtlichen und sozialen Aspek-ten statt.

5.4 Talente fördern, Interdisziplinarität stärken

Damit aus Ideen Innovationen für wettbewerbsfähige und nachhaltige Produkte und Dienstleistungen werden, braucht Deutschland gut ausgebildete Nachwuchs-wissenschaftlerinnen und -wissenschaftler, die mit interdisziplinärem Arbeiten vertraut sind. Um gesell-schaftlichen Herausforderungen angemessen begegnen zu können, müssen unterschiedliche Kompetenzen aus Wissenschaft und Praxis zusammengeführt werden. Es gilt, eine gemeinsame Sprache zu entwickeln und eine wissenschaftliche Arbeitskultur zu schaffen, in der die Möglichkeiten und Perspektiven anderer Disziplinen geachtet und als bereichernd erfahren werden. Mög-liche Hemmnisse interdisziplinärer Zusammenarbeit sollen dabei nicht ignoriert, sondern im konstruktiven Miteinander des wissenschaftlichen Nachwuchses und der betreuenden Hochschulen gelöst werden. Das BMBF ist daher bestrebt, beispielsweise mit dem Förderwett-

bewerb „Interdisziplinärer Kompetenzaufbau“, einen Rahmen zu schaffen, in dem sich der wissenschaftliche Nachwuchs den Herausforderungen der interdisziplinä-ren Zusammenarbeit stellen kann.

5.5 Potenziale von KMU nutzen

In Deutschland repräsentieren kleine und mittelständi-sche Unternehmen (KMU) deutlich mehr als die Hälfte aller Arbeitsplätze und der Wirtschaftsleistung des Lan-des. Zusätzlich bilden KMU ca. 84 Prozent aller Auszu-bildenden aus. In vielen Bereichen sind deutsche KMU internationale Spitzenreiter und entwickeln Schlüs-seltechnologien für den technologischen Fortschritt. Besonders im Bereich der sich schnell verändernden Informationstechnologien und der damit verbundenen Mensch-Technik-Interaktion können KMU ihre Vor-teile nutzen, um neue Technologien nah am Menschen und auf hohem technologischen und wissenschaft-lichen Niveau zu entwickeln.

Ein wesentliches Ziel des Forschungsprogramms ist eine signifikante Beteiligung von KMU, um das vorhan-dene Innovationspotenzial des deutschen Mittelstands zu erhalten, zu nutzen und auszubauen. KMU werden daher in den Fördermaßnahmen zur MTI besonders berücksichtigt. Sie haben darüber hinaus Zugang zur BMBF-Förderlinie „KMU-innovativ“. Im Rahmen dieser Förderlinie ist ein eigener Technologie- und Anwen-dungsbereich zur MTI eingerichtet worden.


5.7 Aus den Erfahrungen lernen

Das BMBF wird bei der praktischen Umsetzung des Forschungsprogramms darauf achten, dass die in den einzelnen thematischen Schwerpunkten beabsich-tigten Fortschritte auch erreicht werden können. Die Prämissen der Förderung interaktiver Technologien in den einzelnen Anwendungsfeldern sollen untersucht und die beabsichtigten Entwicklungsschwerpunkte gegebenenfalls angepasst werden. Während der Umset-zung des Forschungsprogramms wird anhand der (Zwi-schen-) Ergebnisse der einzelnen Fördermaßnahmen kontinuierlich die Zweckmäßigkeit der im gleichna-migen Abschnitt beschriebenen „Ziele und Leitlinien“ sowie der oben genannten Prinzipien für eine mensch-zentrierte Technikentwicklung überprüft. Das BMBF wird noch während der Laufzeit des Programms die Ausgestaltung der jeweils zu veröffentlichenden Förderrichtlinien bei Bedarf so anpassen, dass die Resultate der beschriebenen Überprüfungen syste-matisch in das Design und die Konkretisierung der geförderten Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten einfließen.

5.6 Chancen der Internationalisierung nutzen

Es kommt auch in der Förderung der Mensch-Technik-Interaktion darauf an, die nationale und internationale Forschung stärker als bisher zu verzahnen und Syner-gien zwischen Deutschland und seinen europäischen und internationalen Partnern zu nutzen. Die Integrati-on deutscher Unternehmen und Forscher in europäi-sche und internationale Wissensflüsse ist mitentschei-dend für ihre Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit. Das BMBF hat deshalb 2013 die Nationale Kontaktstel-le „Mensch-Technik-Interaktion im demografischen Wandel“ geschaffen, die Forschern und Entwicklern in diesem Feld den Weg zu den Fördermöglichkeiten des EU-Rahmenprogramms für Forschung und Innovation (Horizont 2020) weist.

Europäische und darüber hinaus reichende interna-tionale Kooperationen wird das BMBF weiter aktiv vorantreiben, z. B. durch die Initiative zur Gemeinsa-men Programmplanung (Joint Programming Initiative, JPI) „More Years, Better Lives“ (MYBL), an der gegen-wärtig 14 europäische Staaten und Kanada beteiligt sind.

Impressum

HerausgeberBundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Referat Demografischer Wandel; Mensch-Technik-Interaktion 53170 Bonn

Bestellungenschriftlich an Publikationsversand der Bundesregierung Postfach 48 10 09 18132 Rostock E-Mail: [email protected] Internet: http://www.bmbf.de oder per Tel.: 030 18 272 272 1 Fax: 030 18 10 272 272 1

StandApril 2018

DruckDruckerei Thiel Gruppe, Ludwigsfelde

GestaltungVDI/VDE-IT, André E. Zeich, Anne-Sophie Piehl

BildnachweisBeuth Hochschule für Technik Berlin: Titel Blend Images – Mike Kemp, Getty Images: S. 5 Continental AG: S. 10 TOPRO GmbH: S. 12 Phoenix Design, Stuttgart: S. 14 Otto Bock HealthCare Deutschland GmbH: S. 17 Getty Images, Abel Mitja Varela: S. 19 Getty Images, franckreporter: S. 22

TextBMBF, VDI/VDE-IT

Diese Druckschrift wird im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit vom Bundes ministerium für Bildung und Forschung unentgelt-lich abgegeben. Sie ist nicht zum gewerblichen Vertrieb bestimmt. Sie darf weder von Parteien noch von Wahlwerberinnen/Wahl-werbern oder Wahlhelferinnen/Wahlhelfern während eines Wahlkampfes zum Zwecke der Wahlwerbung verwendet werden. Dies gilt für Bundestags-, Landtags- und Kommunalwahlen sowie für Wahlen zum Europäischen Par lament. Missbräuchlich sind insbesondere die Verteilung auf Wahlveranstaltungen und an In-formationsständen der Parteien sowie das Einlegen, Aufdrucken oder Aufkleben parteipolitischer Informationen oder Werbemit-tel. Untersagt ist gleichfalls die Weitergabe an Dritte zum Zwecke der Wahlwerbung. Unabhängig davon, wann, auf welchem Weg und in welcher Anzahl diese Schrift der Empfängerin/dem Emp-fänger zugegangen ist, darf sie auch ohne zeitlichen Bezug zu ei-ner bevorstehenden Wahl nicht in einer Weise verwendet werden, die als Parteinahme der Bundesregierung zugunsten einzelner politischer Gruppen verstanden werden könnte.

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